HDR技术在视频领域的应用初探

夏青

湖南广播电视台制作调度中心演播技术科，湖南长沙 410003

摘 要 信息技术的不断发展，带动了电子影像行业的蓬勃向上，尤其在视频领域中，视频技术不断更新，给受众带来了更多的新奇体验，在技术的发展之中，HDR技术的应用则被认为是掀起视频领域变革的核心内容。尽管HDR技术足够先进，但是在具体视频领域的应用中仍然需要进行系统的研究。文章从分析HDR技术的内涵角度出发，具体分析了HDR技术在视频领域中的应用，并联系实际，提出了HDR技术在视频领域的应用要求及应用趋势，旨在为促进和推动HDR技术在视频领域深入应用提出自己的想法和建议。

关键词 HDR技术；视频；数字影像；应用

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 2096-0360（2017）13-0044-02

1 HDR技术原理及突破

HDR技术是指高动态光照渲染技术，是在传统图像技术发展而成的先进图像技术，HDR技术能够为普通的图像提供更加广泛的动态范围和图像细节的展示，能够利用每个曝光时间相对应的最佳方式来展现出在真实环境中的视觉效果[1]。

视频是由多个图像连续播放而形成的，因此，在HDR技术中的视频源，会包含诸多的信息源，这使得传统在传统的监视器上，无法利用现有的PQ函数来进行电信号的显示，这就导致了即便HDR技术能够实现视觉效果的优化，但是在人眼接受到的信息上，对特殊的电信化展现失效，在视频领域的视觉效果则不够明显。因而，设计师们采用了对Metadata进行随帧可变处理方式，通过利用PQ函数的编码能力，来实现电信号在更高动态范围内上的保真显示，但是其效果程度则仍然受到诸多方面因素的影响[2]。

为了能够实现HDR技术在电视机上的有效运用，因而提高电视机自身显示系统的动态范围则是最为直接有效的渠道，在电视机兼容视频类型方面，可以选择在电视机上安装显示HDR10标准的源，而HDR技术则只要保证与ETOF进行兼容即可。在HDR源的色域转化方面，当前主流电视机都是采用BT.2020色域进行编码的，因此，在实际的色域转换过程中，需要对来自Mediainfo的信息进行处理即可。

2 HDR技术在视频领域的应用

2.1 数字影像技术流程

所谓高动态范围是区别于当前的标准动态范围而言的，当前大部分的电视屏幕和视频显示器中的画面都是经由标准动态范围对比度而形成的，HDR技术在数字影像技术流程中的应用大致可以分为以下几个方面。

第一，在亮度显示方面，传统的光电传输函数是直接对摄影机上的影响进行摄取，而通过感知量化传输曲线的变化情况进行显示，HDR技术的显示绝对亮度能够达到10 000 nits，亮度最大值为100 nits，而目前与HDR技术相配套的输出系统，如Dolby Vision的亮度范围也在0～10 000 nits中，是当前视频领域中显示亮度最高、对比度较高的系统，这也使得在实际的画面显示中，HDR技术能够带来传输中接受的色彩范围不断突破，给人以更加良好的视觉享受[3]。

第二，在色域显示方面，目前根据HDR技术所制造的ITU-R BT.709，是当前能够应用到HDTV中的编码色彩空间之一，其能够与当前其他设备如计算机等进行对接，满足UHD最为基础的参数标准。这使得在电视机等的色域上能够达到DCI色域的91%以上的显示要求，而DCI是目前数字放映机最为理想化的色彩空间，而随着HDR技术应用的不断深入，在色域方面也有极大的突破空间[4]。

第三，在HDR图像的拾取方面，HDR技术改变了传统的图像拾取的方式，实现了技术上的提升，能够对图像进行记录，并对图像画面中的亮部和暗部细节进行展示，这也使得HDR技术作用下的画面效果更加逼真，图像信息也更加丰富。而当前摄影机已经结合了HDR技术研发了新的产品，如Amazon等，利用ARRI数字摄影机进行画面的录制，从而创作出了HDR视频，这也使得在视屏的创作领域方面有了更加良好的发展。

2.2 现场监看HDR

在现场监看HDR主要包括了比对画面、HDR图像分配、后期剪辑以及后期调色四个环节。在比对画面中，主要是通过ARRI数字摄影机上CDL数值，通过制作3DLUT，来实现画面与PQ之间的信号转码，从而来符合HDR技术的展示需求，并能够将LOOK文件有效的放进摄影机里。而在HDR图像的分配方面，则是通过ARRI摄影机来实现画面的健康，能够通过MON OUT来实现画面的实施監看，并通过LOOK BOX来对3DLUT的画面进行灵活的分配[5]。在后期剪辑过程中，所有的视频信息都能够利用PQ转码与后期软件进行套用，能够使得LOOK文件在电视机和监视器监视下完成后期剪辑的任务。最后在后期调色上，HDR技术能够将ARRI素材有效的导入到系统中的调色功能区域中，能够利用3DLUT来转换信号，并满足监视器的输出要求，同时HDR技术提供了自创画面风格的功能，能够在母带制作中加以运用。

2.3 影像再现与技术规范

当前我们所能够看到的视频是由许多颜色共同构成的影响，而每一种影响其所自身拥有的亮度值都明显不同，因而高动态范围的影响能够实现对每一种色彩的亮度值的有效保留，这能够使得图像信息的整体画面动态范围有所提升，因而，在色彩方面的鲜艳度也就与肉眼视觉上尽量重合，给人以真实的视觉感受。另外，影像再现还需要涉及到广色域方面，HDR技术是UHD技术规范中对于宽色域进行发展的主要渠道，能够实现HDR与WCG的良好结合，从而来最大程度地发挥出超高清蓝光在视频领域的作用[6]。

而在技术规范方面，HDR技术的普及首先就需要面对标准不同的显示设备，而实际上不同的电视厂商都会有自身针对HDR技术的处理方式，如当前电子领域中的Sony、Samsung等生产厂家的产品就存在明显的差异，然而目前关于相关技术规范的标准只有美国进行了统一，其中包括了关注HDR技术元数据的定义和电光转换信号等内容，而只有当涉及到HDR技术的显示设备与AV放大器等相统一时，才能够实现HDR技术在视频领域中的全面普及。

2.4 节目源以及显示设备的调校

随着HDR技术在视频领域中的作用不断增强，符合HDR技术标准的节目制作也已经紧锣密鼓的安排中，当前不少企业都瞄准了HDR技术方面的影视节目，尤其以美国的华纳兄弟和Sony影視等，都选择在电影上部分或全部的应用HDR技术。而在过去的2016年中，就有超过10部以上的影视剧实现了在HDR技术的剧集重置，这也给了未来HDR技术在视频领域发展的更大空间。

3 HDR技术在视频领域的应用要求及应用趋势

对于HDR技术在视频领域的应用，需要注重在基础设备环境上的优化，尤其在端口、线材方面，则能够满足于HDR信号的有效传输。而在未来的发展趋势方面，HDR技术实现了视频播放、传输以及显示环节的变革，但是图像信息仍然与人眼所感知的画面存在一定的差异，而未来的HDR技术在视频领域的应用，则更加注重在端与端之间的联合，即实现HDR技术在视频录制、播放、传输等环节的无缝衔接式利用，从而能够达到良好的播出效果，使得在高位光细节和图像信息的层次表达方面更加自主，这也是HDR技术在视频领域应用发展的主要趋势。

4 结束语

综上所述，HDR技术实现了传统视频模式的变革，其不仅能够带动其他视频技术的优化，同时还能够给人以更加丰富的视觉效果，从而满足于不同人的观看需求。在未来的发展过程中，HDR技术需要完善当前技术标准不统一的现象，并能够立足于视频领域发展的趋势，以稳定信号传输，和实现显示设备的兼容为主要的目标，在视频录制与播放的全过程进行HDR技术的有效渗透和覆盖，从而能够实现HDR技术自身的不断完善，也能够实现视频领域更好更快的发展。

参考文献

[1]赵明.显著提升平板电视画质，HDR技术引关注[J].电器，2016，5（5）：48.

[2]惠慧，朱颖瑛，朱林林，等.HDR技术及标准发展情况[J].电视技术，2016，8（3）：75-78.

[3]邹华枫.浅析HDR技术在平板电视中的应用[J].电子技术与软件工程，2016，1（13）：150.

[4]钱坤.浅谈高动态范围HDR影像技术[J].视听界（广播电视技术），2016，8（3）：33-37.

[5]付华东，黄哲.HDR技术与区域调光算法[J].广播电视信息，2016，4（10）：109-112.

[6]范嵬玮.全新的HDR在数字影像技术流程中的实践应用[J].西部广播电视，2016，8（23）：191.